KR100564860B1 - 인터넷 기반 음성 통신 프로토콜 패킷 전달 모드로통신하는 ｇｓｍ ｇｐｒｓ/ｅｄｇｅ 이동국에 의한 고속업링크 액세스 방법 - Google Patents

인터넷 기반 음성 통신 프로토콜 패킷 전달 모드로통신하는 ｇｓｍ ｇｐｒｓ/ｅｄｇｅ 이동국에 의한 고속업링크 액세스 방법 Download PDF

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Abstract

업링크 임시 블럭 흐름(248)에서 복수의 업링크 무선 링크 제어 데이타 블럭(328, 332, 336, 340)을 기지국(208,320)으로 송신하고, 다운링크 임시 블럭 흐름(225)에서 복수의 다운링크 무선 링크 제어 데이타 블럭(326, 330, 334, 338, 342)을 기지국으로부터 수신하는 이동국(202, 322)을 포함하는 통신 시스템. 이동국 매체 액세스 제어층을 가지는 GPRS/EDGE 서브시스템(210)은 이동국 내에 위치하고 기지국내의 기지국 매체 액세스 제어층을 갖는 프로토콜 제어부와 통신한다.
무선 통신, GPRS, EDGE, 이동국, 기지국, 업링크, 다운링크, 제어 데이타 블럭

Description

인터넷 기반 음성 통신 프로토콜 패킷 전달 모드로 통신하는 ＧＳＭ ＧＰＲＳ/ＥＤＧＥ 이동국에 의한 고속 업링크 액세스 방법{METHOD FOR RAPID UPLINK ACCESS BY GSM GPRS/EDGE MOBILE STATIONS ENGAGED IN VOICE OVER INTERNET PROTOCOL PACKET TRANSFER MODE}
본 발명은 일반적으로 GPRS/EDGE 시스템의 데이타 전송에 관한 것으로서, 구체적으로는 지시된 확인통지가 있는 간접 캐리어 감지 다중 액세스(indirect carrier sense multiple access with directed acknowledgement)를 사용하는 GPRS/EDGE 시스템에서의 업링크 패킷 데이타 전달의 설정에 관한 것이다.
이동 통신 세계화 시스템(GSM: Global System for Mobile Communication) 일반 패킷 무선 서비스 (GPRS: General Packet Radio Service) 및 EDGE(Enhanced Data for Global Evolution)는 서비스 가입자가 회선 교환 모드의 망 자원을 사용하지 않고서 끝과 끝을 잇는 패킷 전달 모드에서 데이타를 송수신할 수 있도록 의도되었다. GPRS 및 EDGE는 데이타 전송 특징이 i) 패킷 기반 ii) 간헐적 및 비주기적 iii) 가능한 한 자주, 예를 들면, 500 옥텟 미만의 데이타의 적은 전달로, 또는 iv) 가능하면 가끔, 예를 들면, 수백 킬로 바이트보다 많은 데이타의 다량 전달로 무선 및 망 자원을 효율적으로 사용할 수 있게 한다. 사용자 애플리케이션은 인터넷 브라우저, 전자 메일 등을 포함할 수 있다.
인터넷 기반 음성 통신 프로토콜 (VoIP: Voice over internet protocol)의 유선 개념을 지원하기 위해서 현재 ETSI(European Telecommunications standards Institute) GPRS 및 EDGE 규격을 더 개발하는데 노력을 기울이고 있는 중이다. 이러한 노력에는 이동국이 VoIP 호출을 인터넷 상의 종단점으로 착신 및 발신할 수 있는 능력이 포함된다. GPRS 및 EDGE에 대한 현재의 정의는 패킷 교환 무선 환경 및 패킷 교환 망 환경 개념 모두를 지원하는데, 즉 인터넷의 패킷 추상화는 무선 자원의 가용성 및 사용자 데이타의 교환에 대한 요구를 기초로 간헐적으로 액세스가능한 무선 자원의 형태로 에어 인터페이스로 반송된다.
도 1은 GPRS/EDGE 무선 환경에서의 완전한 패킷 데이타 전달의 개략도이다. 도 1에 도시된 것처럼, 무선 환경에서의 패킷 교환은 "임시 블럭 흐름(temporary block flow)"(TBF)라 지칭되는 패킷 데이타 전달(100)의 개념을 사용하여 달성된다. 임시 블럭 흐름(100)은 데이타 전달 설정 단계(102), 데이타 전달 단계(104), 데이타 전달 절단 단계(106)를 포함하는데, GPRS/EDGE 환경 내에서 데이타 교환의 기본 단위로 보고 있다. 결과적으로, 임시 블럭 흐름(100)은 시간에 따라 차례로 수행되는 데이타 전달 설정 단계(102), 데이타 전달 단계(104), 데이타 전달 절단 단계(106)의 세 구성요소로서 개념적으로 생각될 수 있다. GPRS를 위한 임시 블럭 흐름의 설정을 위한 시간이 가변적이고, 채널 조건, 무선 자원 가용성, 망 혼잡도 등에 의존한다는 것을 알 수 있다.
GPRS 및 EDGE가 사용자 데이타에 기반하는 패킷을 교환하는 목적으로 규정되 어 있지만, 대부분의 이러한 데이타 교환의 애플리케이션은 실시간성이 없다. 인터넷 기반 음성통신(VoIP)은 GPRS/EDGE 도메인에 몇 가지 문제를 안겨 주는데, 그 중 하나는 업링크 방향으로의 데이타 전달 능력의 가용성이다. 예를 들면, 이동 VoIP 사용자가 전화기에 말하면, 임시 블럭 흐름은 가능한 한 빨리 업링크 방향으로 설정될 것을 요구한다. 그러나, 이러한 업링크 임시 블럭 흐름을 설정하기 위해 GPRS 및 EDGE에 의해 요구되는 시간은 일반적으로 음성 전화에 대해 승인된 최대 회귀 지연 시간인 125 ms와 비교하면 엄청난 시간이다. 또한, VoIP 전화는 무선층이 임의의 주어진 시간에 반송하는 정보의 유형을 알 수 있게 하는 다른 메카니즘의 추가를 요구할 것이다.
특히, 데이타 전달 설정 단계(104)에 요구되는 시간이 너무 길어서, 예를 들면, 전송층인 상위(망)층에서 확인통지를 설정하는데 요구되는 듀티 사이클 감소의 함수로서의 왕복 회귀 시간 및 쓰루풋 모두와 관련된 문제를 야기시키는 것으로 판명되었다.
따라서, GPRS/EDGE 환경에서 이동국이 업링크 패킷 데이타 전달을 보다 신속하게 설정할 수 있게 하는 방법이 필요하다.
신규한 본 발명의 특징들은 첨부된 청구항에 상세히 소개되어 있다. 본 발명과 그 목적과 장점들은 첨부 도면과 관련한 이하의 상세한 설명을 참조하면 가장 잘 이해될 것이다.
도 1은 무선 환경에서의 완전한 패킷 데이타 전달의 개략도.
도 2는 본 발명에 따른 GPRS 시스템의 개략도.
도 3은 사용자 데이타 스트림이 GPRS 시스템의 규정된 층을 통과하는 동안 사용자 데이타 스트림의 변형의 개략도.
도 4는 패킷 데이타 채널을 위한 다중프레임 구조의 개략도.
도 5는 이동국과 망 간에 전송된 스트림 지향성 데이타의 데이타 흐름도.
도 6은 매체 액세스 제어를 위한 동적 타임슬롯 할당의 개략도.
도 7은 매체 액세스 제어를 위한 고정 타임슬롯 할당의 개략도.
도 8은 본 발명에 따른 업링크 패킷 데이타 전달을 설정하기 위한 시그날링 로직의 개략도.
도 9는 본 발명에 따른 이동국에서 지시된 확인통지가 있는 간접 캐리어 감지 다중 액세스의 흐름도.
도 10은 본 발명에 따른 기지국에서 지시된 확인통지를 갖는 간접 캐리어 감지 다중 액세스의 흐름도.
본 발명은 지시된 확인통지를 구비하는 이동국이 간접 캐리어 감지 다중 액세스(ICSMA/DA)를 사용하는 GPRS/EDGE 시스템에서 업링크 패킷 데이타 전달을 보다 신속하게 설정할 수 있게 하는 것에 관련있는 것으로, 이로 인해 이동국은 송신 자원이 사용되지 않을 때를 알게될 것이고, 이동국은 다운링크 전달이 진행 중일 때에만 이 자원에서 송신하도록 허용되고, 이동국의 액세스를 매체에 직접 확인통지한다.
도 2는 본 발명에 따른 GPRS 시스템의 개략도이다. 도 2에 도시된 것처럼, GPRS 시스템(200)은 기지국 시스템(208)을 통해 인터넷 애플리케이션(204)으로부터 원격 인터넷 애플리케이션(206)으로 패킷 데이타를 송수신하는 이동국(202)을 포함한다. 단일 기지국 시스템(208) 및 이동국(202)이 도 2에 도시되었지만, GPRS 시스템(200)은 다중의 기지국 및 이동국을 포함한다. 이동국(202)은 기지국 시스템(208)으로부터 수신된 시그날링 메시지 및 전송 및 망층(212)을 통해 인터넷 애플리케이션(204)으로부터 수신된 신호를 처리하기 위한 GPRS/EDGE 서브시스템(210)을 포함한다. GPRS/EDGE 서브시스템(210)은 매체 액세스 제어(MAC: medium acess control)층(211)을 포함하고, 서브망 수렴/발산 프로토콜(SNDCP: subnetwork convergence/divergence protocol)을 위한 헤더 오버헤드 및 논리적 링크 제어(LLC: logical link control)를 추가한다. 프로토콜 제어부(214)는 매체 액세스 제어층(213)을 포함하고, 기지국 시스템(208)에 결합되거나 그 안에 포함되고, 이동국(202)의 GPRS/EDGE 서브시스템(210)과 인터페이스하고, 전송 및 망층(216)을 통해 인터넷 애플리케이션(206)과 인터페이스한다. 인터넷 전송층(212, 216)은 스트림 지향성 사용자 데이타를 TCP 패킷화하는 전송 제어 프로토콜(TCP)층(218) 및 패킷화된 데이타에 주소를 할당하는 인터넷 프로토콜(IP)층(220)을 포함한다.
도 3은 사용자 데이타 스트림이 GPRS 시스템의 특정 층을 통과하는 동안의 사용자 데이타 스트림 변형의 개략도이다. 도 3에 도시된 것처럼, 무한 길이의 사용자 데이타 스트림은 GPRS 시스템(200)을 통과하면서 변형된다. 예를 들면, 도 2 및 3에 도시된 것처럼, 사용자 데이타 스트림은 전송 제어 프로토콜층(218) 및 RLC층을 통과하는 동안, 길이가 536 옥텟인 페이로드(3224)를 포함하는 TCP 패킷(3222)과 길이가 20 옥텟인 전송 제어 프로토콜 헤더 패킷(3226)으로 분할되어, 총 길이 556 옥텟인 TCP 패킷(3222)이 된다. TCP 패킷(3222)은 인터넷 프로토콜층(220)을 통과하면서, 추가적으로 20 옥텟의 인터넷 프로토콜(IP; internet protocol) 헤더(3228)가 TCP 패킷(3222)에 첨부되어 총 길이 576 옥텟인 IP 패킷(3230)을 형성한다. 추가로 4 옥텟의 SNDCP 헤더(3232)가 IP 패킷(3230)에 첨부되면 총 길이 580 옥텟인 SNDCP 패킷(3234)을 형성하고, 추가로 4 옥텟의 논리적 링크 제어 헤더(3236)가 SNDCP 패킷(3234)에 첨부되면 총 길이 584 옥텟인 논리적 링크 제어 패킷(3238)이 형성된다. 결국, 사용자 데이타 스트림은 데이타 스트림이 논리적 링크 제어를 빠져나갈 때 총 584 옥텟 길이를 갖는다.
다음으로, 무선 링크 제어는 584 옥텟 논리적 링크 제어 패킷(3238)을 정확한 수는 사용되는 채널 코딩 기법에 의존하는 수인 소정 수의 무선 링크 제어 데이타 블럭으로 분할된다. 예를 들면, CS-1 채널 코딩 기법에서, 필요한 무선 링크 제어 블럭의 수는 (LLC 프레임 길이/RLC 페이로드 길이)+(LLC 프레임 길이 MOD RLC 페이로드 길이)와 같고, 584 옥텟 논리적 링크 제어 프레임에 대해서는 31 무선 링크 제어 블럭과 동일하다. CS-2 채널 코딩 기법에서, 필요한 무선 링크 제어 블럭의 수는 (LLC 프레임 길이/RLC 페이로드 길이)+(LLC 프레임 길이 MOD RLC 페이로드 길이)와 같고, 584 옥텟 논리적 링크 제어 프레임에 대해서는 21 무선 링크 제어 블럭과 동일하다.
도 4는 패킷 데이타 채널에 대한 다중 프레임 구조의 개략도이다. 단일 타임슬롯 전달에 대해 각 가용 블럭 주기에서 송신된 하나의 무선 링크 제어 블럭의 완전한 스케줄을 가정하면, 소정 수의 무선 링크 제어 데이타 블럭을 전송하는데 필요한 시간의 길이에 기초하여 새로운 쓰루풋이 계산될 수 있다. 도 5에 도시된 것처럼, 패킷 데이타 제어 채널은 52개의 프레임(262) 및 12개의 데이타 블럭 B0-B11을 갖는 다중 프레임으로 조직되고, 여기서 각 데이타 블럭 B0-B11은 4개의 시간 분할 다중 액세스(TDMA) 프레임에 걸쳐 분산된다. 매 3개 데이타 블럭 뒤에 위치한 "유휴" 또는 "탐색" 프레임(264)은 이동국이 인접 셀 상의 인접 셀 신호 측 정, 동기화, 인접 셀의 동기 상태의 검증, 간섭 측정 등을 수행할 수 있게 한다. 각 데이타 블럭 B0-B11은 4개의 프레임으로 이루어지고, 각 프레임은 4.61538 밀리초의 프레임 주기 f 및 18.4616 밀리초의 블럭 주기 b를 갖는 반면, 각 유휴 프레임(264)은 프레임 주기 f 또는 4.61538 밀리초의 유휴 프레임 주기 I를 갖는다. 패킷 데이타 채널의 다중 프레임(260) 구조의 총 주기는 240 밀리초와 같다.
소정 수의 무선 링크 제어 데이타 블럭 Nb를 전송하기 위해 필요한 시간의 길이 TR은 다음의 수학식을 사용하여 계산된다.
Figure 112002042254317-pct00001
반면 미가공 데이타 쓰루풋 Rd는 다음의 수학식을 사용하여 계산된다.
Figure 112002042254317-pct00002
수학식 1 및 2를 사용하면, CS-1 코딩 기법으로 논리적 링크 제어 프레임에서 모든 무선 링크 제어 블럭(즉, 31 블럭)을 송신하는데 필요한 시간은 0.618462초이다. 쓰루풋은 페이로드 옥텟의 수 584 나누기 페이로드 및 그 오버헤드를 송신하는데 필요한 시간 0.618462 곱하기 옥텟 당 8비트로, 7000 비트/초이다. CS-1 코딩 기법의 오버헤드 분석에 있어서, 이론적인 쓰루풋은 대략 9050 비트/초이다. 스케줄링의 오버헤드, 즉 모든 연속 블럭의 스케줄을 막는 유휴 프레임이 있으므로 유효 쓰루풋은 4/52만큼 감소되어 대략 8861 비트/초가 된다. 무선 링크 제어 헤 더의 오버헤드, 즉 블럭 당 3 옥텟은 유효 쓰루풋을 3/22만큼 근사적으로 7652 비트/초로 감소시킨다. 논리적 링크 제어 헤더의 오버헤드인 4 옥텟은 유효 쓰루풋을 4/584만큼 근사적으로 7599 비트/초로 감소시킨다. 최종적으로, SNDCP 헤더의 오버헤드인 4 옥텟은 유효 쓰루풋을 4/580만큼 근사적으로 감소시키고, 인터넷 프로토콜 한 벌, 즉 TCP 및 IP 헤더의 오버헤드는 쓰루풋을 40/576만큼 근사적으로 7000 비트/초로 감소시킨다.
마찬가지로, CS-2 코딩 기법으로 논리적 링크 제어 프레임에서 모든 무선 링크 제어 블럭(즉, 21 블럭)을 송신하는데 필요한 시간은 0.42초이고, 쓰루풋은 페이로드 옥텟의 수 584 나누기 페이로드 및 그 오버헤드를 송신하는데 필요한 시간 0.42 곱하기 옥텟 당 8비트로, 10,209 비트/초이다. CS-2 코딩 기법의 오버헤드 분석의 면에서, 이론적인 쓰루풋은 근사적으로 13,400 비트/초이다. 스케줄링의 오버헤드, 즉 모든 연속 블럭의 스케줄을 막는 유휴 프레임이 있다는 사실은 유효 쓰루풋을 4/52만큼 근사적으로 12,369 비트/초로 감소시킨다. 무선 링크 제어 헤더의 오버헤드, 즉 블럭 당 3 옥텟은 유효 쓰루풋을 3/22만큼 근사적으로 11,209 비트/초로 감소시킨다. 논리적 링크 제어 헤더의 오버헤드인 4 옥텟은 유효 쓰루풋을 4/584만큼 근사적으로 11,132 비트/초로 감소시킨다. 최종적으로, SNDCP 헤더의 오버헤드인 4 옥텟은 유효 쓰루풋을 4/580만큼 근사적으로 11,055 비트/초로 감소시키고, 인터넷 프로토콜 한 벌, 즉 TCP 및 IP 헤더의 오버헤드는 쓰루풋을 40/576만큼 근사적으로 10,209 비트/초로 감소시킨다.
도 5는 이동국과 망 간에 전송된 스트림 지향성 데이타의 데이타 흐름도이 다. 도 2 및 5에 도시된 것처럼, 다운링크 동안 계속 데이타를 송신하기 위해 다운링크 주기(300) 동안 원격 인터넷 애플리케이션(206)으로부터 이동국(202)으로 스트림 지향성 데이타(213)가 송신될 때, 데이타는 먼저 TCP층(218)에서 패킷으로 분할되고, 전송 및 망층(216)의 IP층(220)에서 주소로 주어지고, TCP/IP 패킷(302)으로서 기지국 시스템(208)의 프로토콜 제어부(214)로 전송된다.
도 3 및 5에 도시된 것처럼, 다운링크 주기(300) 동안, TCP/IP 패킷(302)은 논리적 링크 제어 패킷(3238) 및 SNDCP 패킷(3234)과 관련된 오버헤드를 포함하고, 매 TCP/IP 패킷(302)마다 해당 논리적 링크 제어 패킷(3238) 및 SNDCP 패킷(3234)이 있다고 가정된다. 에어 인터페이스를 통해 정보를 송신하는 것과 관련된 액션은 캡슐화된 전송/망/SNDCP 패킷의 형태로 사용자 정보를 포함하는 논리적 링크 제어 프레임이 기지국 시스템(208)의 프로토콜 제어부(214)로 들어갈 때 시작한다.
도 2 및 5에 도시된 것처럼, 이동국(202)이 패킷 유휴 모드에서 망에 머문다고 가정하면, 적절한 때에 기지국(208)이 패키지 호출 요청(215)을 이동국(202)의 GPRS/EDGE 서브시스템(210)으로 전송하여 다운링크 설정 주기(224)의 설정 시퀀스를 시작한다. 그에 대한 응답으로, 랜덤 액세스 버스트(217)를 GPRS/EDGE 서브시스템(210)으로부터 수신한 후, 프로토콜 제어부(214)가 예를 들면, 전달이 시작될 때 어느 채널을 통해 전달이 일어날 지 등과 같은 할당의 파라미터를 상세하게 기술하는 즉시 할당 메시지(219) 및 패킷 다운링크 메시지(221)를 전송한다. 프로토콜 제어부(214)는 GPRS/EDGE 서브시스템(210)으로부터 패킷 제어 확인통지 메시지(222)를 수신한 후에 일련의 무선 링크 제어 데이타 블럭(226)을 GPRS/EDGE 서브시스템(210)으로 전송한다.
스케줄가능한 블럭의 가용성에 따라 통상 9.6 ms를 요구하는 이동국(102)으로부터의 랜덤 액세스 버스트(217)에 이어서, 패킷 호출 요청 메시지(215)는 81 내지 1721 ms를 요구할 수 있다. 즉시 할당 메시지(219)는 향후 37 ms 내지 3분 범위에 있을 수 있지만 통상적으로 13 내지 25 TDMA 프레임 주기, 즉 60 내지 115 ms 범위에 있는 시작 시간을 포함한다. 패킷 다운링크 할당 메시지(221) 및 패킷 제어 확인통지 메시지(222)의 교환과 관련된 추가적인 시그날링이 다운링크 설정 주기(224)에서 포함된다. 그러므로, 다운링크 설정 주기(224)는 시작 시간과 동일할 수 있다고 가정되는데, 이는 실상 실제 시스템에서 관측될만한 것이다. 결국, 다운링크 설정 주기(224)에 필요한 시간은 근사적으로 최소 849 ms, 최대 2643 ms, 평균 1746 ms이다.
시작 시간에 도달한 후, 프로토콜 제어부(218)는 GPRS/EDGE 서브시스템(210)에 무선 링크 제어 데이타 블럭(226)을 포함하는 임시 블럭 흐름을 전송한다. GPRS/EDGE 서브시스템(210)이 모든 다운링크 블럭을 수신하면, GPRS/EDGE 서브시스템(210)은 이를 모아 처리하고 최종 단일 데이타 패킷(228)을 전송 및 망층(212)의 IP층(220)으로 송신하고, 이는 데이타 패킷(228)을 전송 및 망층(212)의 TCP층(218)으로 전송한다.
데이타가 단일 타임슬롯 상의 모든 스케줄링가능 다운링크 블럭마다 전송될 수 있도록 완전한 가용 무선 자원을 가정하면, 모든 블럭을 536 옥텟 사용자 데이타 페이로드를 위한 데이타 전달 주기(225) 동안 송신하기 위한 시간은 CS-1 코딩 기법의 경우 대략 0.618462 초이고, CS-2 코딩 기법의 경우 대략 0.420 초이다. 다운링크 임시 블럭 흐름은 무선 링크 제어를 프로토콜 제어부(214) 상의 무선 링크 제어 전송이 더 이상 송신할 데이타를 가지고 있지 않고 무선 링크 제어기 타이머 T3192가 무선 링크 제어가 전송할 더 이상의 데이타를 논리적 링크 제어로부터 수신하기 전에 만료되면, 최종 무선 링크 제어 데이타 블럭이 전송된 후에 종료되는데, 이는 전송 제어 프로토콜 전송이 "혼잡 제어"(저속 시작) 모드에서 시작하는 경우이다. 제1 전송 제어 프로토콜 패킷을 형성하는 임시 블럭 흐름은 전송 후 항상 절단되어, 다운링크 임시 블럭 흐름이 다음 블럭을 위해 다시 설정되고 있는 임시 블럭 흐름의 오버헤드를 안게 된다.
전송 및 망층(212)의 TCP층(218)은 리던던시를 점검하고 데이타 패킷(228)이 적절하게 수신되었다는 판정을 내린다. 전송 및 망층(212)의 IP층(220)은 인터넷 애플리케이션(204)으로의 스트림 지향성 출력(230)에 패킷 데이타를 포함하고 가상 회선의 원단 상의 전송 및 망층(216)의 TCP층(218)으로 TCP 확인통지(TCP ACK) 메시지(232)를 발행한다. TCP ACK 메시지(232)는 업링크 방향을 제외하고는, 이전처럼 SNDCP/LLC 및 RLC층에 의해 처리된다.
원격 전송 및 망층(216)의 GPRS/EDGE 서브시스템(210)의 무선 링크 제어기는 TCP ACK 메시지(232)를 포함하는 TCP/IP/SNDCP/LLC 패킷을 수신하지만, 프로토콜 제어부(114)의 무선 링크 제어 타이머 T3192가 만료될 때까지는 ACK 메시지(232)의 전송을 위한 업링크 설정 주기(224)에 해당하는 설정 시퀀스를 시작할 수 없다. 결국, 초기에 전송되었던 TCP/IP 패킷(302)을 이송하는 다운링크 주기(300)에 해당 하는 다운링크 임시 블럭 흐름은 TCP ACK 메시지(232) 설정을 위한 업링크 주기(234)가 시작되기 전에 완전히 절단되어야 한다.
예를 들면, TCP ACK 메시지(232)를 수신한 후, GPRS/EDGE 서브시스템(210)은 채널 요청 액세스 버스트(236)를 프로토콜 제어부(214)로 전송하는데, 이는 즉시 할당 메시지(238)를 전송하여 응답한다. GPRS/EDGE 서브시스템(210)은 임시 블럭 흐름을 위한 자원을 요청하는 패킷 자원 요청 메시지(240)를 프로토콜 제어부(214)로 전송한다. 프로토콜 제어부(214)는 패킷 업링크 할당 메시지(242)로 응답하고, 이는 패킷 제어 확인통지 메시지(244)에서 GPRS/EDGE 서브시스템(210)에 의해 확인통지된다. TCP ACK 메시지(232)를 포함하는 절단된 데이타 블럭(246)은 확인통지 데이타 전달 주기(248) 동안 GPRS/EDGE 서브시스템(210)으로부터 프로토콜 제어부(214)로 송신된다. 프로토콜 제어부(214)는 TCP 확인통지 메시지(304)에서 데이타 블럭(246)을 전송 및 망층(216)으로 송신한다. 결국, 업링크 설정 주기(234) 및 확인통지 데이타 전달 주기(248)는 TCP 확인통지 메시지(232)가 해당 TCP 확인통지 메시지(304)에서 전송 및 망층(216)에 도달하기 위해 필요한 업링크 주기(306)를 형성한다. 요구되는 TCP ACK 메시지가 전송 및 망층(216)에 의해 수신된 후, 다음 TCP/IP 데이타 패킷 메시지(250)는 전송 및 망층(216)으로부터 GPRS/EDGE 서브시스템(210)으로 프로토콜 제어부(214)를 통해 전송된다.
업링크 설정 주기(234)의 초기 설정을 위해 필요한 주기는 랜덤 액세스 채널(RACH)의 주기적인 발생, 즉시 할당 메시지(238)에서 전송된 시작 시간 및 패킷 업링크 할당 메시지(242)에 전송된 시작 시간과 같은 요소에 의존한다. 랜덤 액세스 채널의 주기적인 발생은 41-217 TDMA 프레임 주기 범위에 있을 수 있는데, 41 프레임 주기, 즉 190 ms의 경우를 가정한다. 패킷 업링크 할당 메시지(242)에서 전송된 시작 시간이 9 TDMA 프레임 주기 내지 3분 범위에 있을 수 있지만, 통상적으로 20 TDMA 프레임 주기, 즉 92 ms 정도일 수 있는 반면, 즉시 할당 메시지(238)에서 전송된 시작 시간은 9 TDMA 프레임 주기 내지 3분 범위에 있을 수 있지만, 통상적으로 9-25 TDMA 프레임 주기, 즉 42-115 ms일 수 있다. 결국, 업링크 설정 주기(234)의 초기 설정은 일반적으로 대략 최소 320 ms, 최대 480 ms 및 평균 320 ms이다. 이는 일반적인 끝에서 끝까지의 지연 시간인 125 밀리초를 넘는것이다.
TCP ACK 메시지(232)는 길이가 40 옥텟이고, 논리적 링크 제어 헤더(3236) 및 SNDCP 헤더(3232) 모두의 오버헤드와 결합되면 48 옥텟이다. 데이타가 단일 타임슬롯 상의 모든 스케줄링가능 다운링크 블럭마다 전송될 수 있도록 완전하게 가용한 무선 자원을 가정하면, 40 옥텟 TCP/IP ACK 페이로드에 대한 확인통지 데이타 전달 주기(248) 동안 모든 블럭(246)을 송신하기 위한 시간은 CS-1 코딩 기법의 경우 60 ms(3 RLC 데이타 블럭)이고, CS-2 코딩 기법의 경우 37 ms(2 RLC 데이타 블럭)이다.
이동국(202)은 동적 타임슬롯 할당 매체 제어 액세스(MAC) 모드 또는 고정 타임슬롯 할당 매체 제어 액세스 모드를 사용하여 업링크 상에서 전송할 권리를 받는다. 도 6은 매체 액세스 제어를 위한 동적 타임슬롯 할당의 개략도이다. 도 6에 도시된 것처럼, 동적 타임 할당에서, 이동국(6300)은 RLC/MAC 데이타(6308)와 함께 업링크 상태 플래그(USF)(6306)라고 지칭되는 특수 주소를 포함하는 기지국(6304)으로부터 다운링크 무선 링크 제어/매체 액세스 제어(RLC/MAC) 제어 블럭(6302)을 수신한다. USF(6306)(3 비트량)이 이동국(6300)에 할당된 USF의 것과 동일하다면, 이동국(6300)은 다음에 시간 분할 다중 액세스(TDMA) 프레임에서 송신할 권리를 갖는다. 제2 이동국(6310)으로 주소가 붙은 데이타 블럭은 이동국(6300)에 대한 USF 정보를 포함할 수 있다.
도 7은 매체 액세스 제어를 위한 고정 타임슬롯 할당의 개략도이다. 도 7에 도시된 것처럼, 고정된 타임슬롯 할당에 있어서, 이동국(312)은 기지국(316)으로부터 이동국이 송신할 향후 타임슬롯의 베이스 및 오프셋을 나타내는 시작 시간 및 비트맵(314)을 주기적으로 수신한다. 이 방식에서, 이동국(312)은 임시 블럭 흐름이 시작하는 때를 알게 되고 이동국(312)이 송신할 타임슬롯을 시작 시간에 비교하여 나타내는 비트맵(214)을 수신하여, 이동국(312)은 시작 시간 및 할당 비트맵에 의해 할당된 타임슬롯에서 송신한다.
이하 설명되는 것처럼, USF 값은 다른 의미로 주어지지만, 이동국이 업링크 임시 블럭 흐름에 관여하고 있지 않을 때, 본 발명은 고정 및 동적 할당 MAC 모드 모두를 위해 USF 필드를 이용한다. 본 발명은 다운링크 임시 블럭 흐름이 이미 진행되고 있을 때, 업링크 임시 블럭 흐름의 신속한 생성을 가능하게 하기 위해서 RLC/MAC 제어 블럭에서 기존의 USF 주소를 이용하는 충돌 방지(CA) 메카니즘을 포함한다. USF 값은 무선 자원 상에서 다중 이동국에 의해 수신가능하므로, USF 값 할당은 자원에 대한 간접적인 잠금으로서 작용한다.
본 발명에 따르면, USF 필드는 "채널 가용성" 식별자 및 "지시된 확인통지 필드"로서 활성화 다운링크 임시 블럭 흐름 동안 인식된다. 도 8은 본 발명에 따른 업링크 패킷 데이타 전달을 설정하기 위한 시그날링 로직의 개략도이다. 본 발명에 따르면, 다운링크 임시 블럭 흐름을 포함하는 블럭을 수신할 때, 이동국은 업링크 임시 블럭 흐름에서 송신할 정보를 갖고 있을 때 USF 필드를 검사한다. USF가 0 값이었다면, 채널은 "가용한" 것으로 추정될 것이고, 따라서 이동국은 새로운 업링크 TBF 정보를 송신하기 시작할 것이다.
특히, 도 5 및 8에 도시된 것처럼, 기지국(320)과 이동국(322)은, 예를 들면, "110"과 같은 이동국 USF 주소의 할당을 포함하는 다운링크 설정 주기(224)의 다운링크 임시 블럭 흐름 설정(324)에 있는 동안, 기지국(320)은 이동국(322)이 송신할 수 있는 가능한 업링크 타임슬롯 번호와 함께, 매체 액세스 제어층(213)을 통해 이를 사용하여 이동국(322)이 다운링크 임시 블럭 흐름 설정(324)로부터 생성된 데이타 전달 주기(225) 동안 다운링크 임시 블럭 흐름의 시간에 대해 식별될 USF 주소를 이동국(322)으로 전송하고 것이다. GPRS/EDGE 데이타가 데이타 전달 주기(225)에서 다운링크 방향으로 흐르면, 기지국(320)은 매체 액세스층(213)을 통해 USF=100 값을 전송하여 업링크 채널 가용성(326)을 이동국(322)에게 표시한다. 이동국(322)이 업링크 상에서 송신할 데이타가 있다면, 이동국(322)은 가능한 업링크 타임슬롯 번호로서 기지국(320)에 의해 표시된 타임슬롯 상에서 제1 업링크 무선 링크 제어 데이타 블럭(328)을 송신한다.
기지국(320)은 제1 업링크 데이타 블럭(328)을 수신하고 일시적 흐름 식별자(TFI)를 이동국(322)의 USF 값과 연결할 수 있다. 기지국(320)은 이동국(322)의 USF 값(이동국을 간접으로 지정하기 위해 작용하는)을 다음 다운링크 무선 링크 제어 데이타 블럭(330)의 헤더에 삽입하여 다음 다운링크 무선 링크 제어 데이타 블럭(330)에서 이동국(322)의 USF 주소를 확인통지한다. 본 발명에 따르면, 삽입된 USF 값은 이동국(322)으로의 확인통지로서 및 송신을 희망하는 다른 이동국으로의 "채널 점유" 표시로서 작용한다. 이동국(322)은 매체 액세스층(211)을 통해 무선 링크 제어 데이타 블럭(330)의 시작에 있는 헤더에 위치한 USF 값을 갖는 다음 다운링크 무선 링크 제어 데이타 블럭(330)을 제1 업링크 데이타 블럭(328)이 기지국(320)에 의해 올바로 수신되었음의 확인통지로서 해석하고, 다음 업링크 무선 링크 제어 블럭(332)을 전송한다. 이 절차는 최종 수개의 무선 링크 제어 데이타 블럭의 카운트다운 절차에 의해 기지국(320)으로 통상의 방식으로 표시되는 업링크 임시 블럭 흐름(248)의 끝까지 업링크 임시 블럭 흐름(248)의 나머지 부분(343)에 대해서 계속된다. 카운트다운 절차에서, 이동국(322)은 기지국(320)에 업링크 데이타 블럭 흐름이 거의 끝나간다는 것을 알리기 위해 최종 몇 개의 데이타 블럭(246)의 전송 동안 데이타 블럭(246)의 헤더의 변수를 감소시킨다. 이로 인해 기지국(320)이 다른 이동국을 할당할 수 있게 한다.
결국, 본 발명에 따르면, 이동국(322)은 다운링크 임시 블럭 흐름을 포함하는 블럭을 수신할 때, 이동국(322)이 업링크 임시 블럭 흐름에서 전송할 정보가 있을 때 USF 필드를 검사할 것이다. USF가 0값이면, 채널은 이동국(322)에 의해 "가 용한" 것으로 추정될 것이므로, 이동국(322)은 새로운 업링크 임시 블럭 흐름 정보를 전송하기 시작할 수 있다. 기지국(320)은 각각의 다운링크 무선 링크 제어 블럭(330, 334, 338, 342 등)에서 직접 확인통지를 전송하여 업링크 데이타 블럭(328, 332, 336, 340 등)의 수신을 확인통지한다. 진정한 "랜덤 액세스" 방법과 달리, 이동국(322)과 기지국(320) 사이에서 동기화가 이루어지는 것은 공지의 사실이므로, 본 발명은 랜덤 액세스 채널 대신 패킷 데이타 트래픽 채널(PDTCH)를 이용한다. 그러므로, 특수한 축약 GSM "액세스 버스트"가 사용될 필요가 없다. 결국, 초기 무선 링크 제어 블럭 데이타 블럭(및 따라서 사용자 정보)은 업링크 액세스를 절차를 더 효율적으로 하며 업링크 액세스 절차를 따라 전송될 수 있다. 일반적으로 사용되는 GSM 업링크 액세스 방법이 도 5에 도시되어 있는데 이는 채널 요청 액세스 버스트(236), 즉시 할당 메시지(238), 패킷 자원 요청(240) 및 패킷 업링크 할당(242)의 교환을 포함한다. 이러한 방식으로, 본 발명은 이러한 상호교환을 필요없게 한다.
도 9는 본 발명에 따른 이동국에서 지시된 확인통지가 있는 간접 캐리어 감지 다중 액세스의 흐름도이다. 도 8 및 9에 도시된 것처럼, 다운링크 임시 블럭 흐름 설정(324)이 완료되면, 단계 9342에서 이동국(322)은 이동국(322)이 업링크 상에서 송신이 가능한 데이타를 갖는지를 판정한다. 이동국(322)이 업링크 상에서 송신할 데이타를 갖고 있으면, 단계 9344에서 이동국(322)은 다운링크 임시 블럭 흐름 설정(324)이 완료되었는지를 판정한다. 다운링크 임시 블럭 흐름 설정(324)이 완료되지 않았다면, 단계 9340에서 이동국(322)은 다운링크 임시 블럭 흐름 설정(324)이 완료될 때까지 대기한다.
다운링크 임시 블럭 흐름이 단계 9344에서 완료되면, 단계 9346에서 이동국(322)은 다운링크 무선 링크 제어 블럭(326)이 수신되었는지를 판정한다. 다운링크 무선 링크 제어 블럭(326)이 수신되지 않았으면, 절차는 단계 9340으로 돌아가서 이동국(322)이 다운링크 무선 링크 제어 블럭(326)이 수신될 때까지 대기한다. 다운링크 무선 링크 제어 블럭(326)이 수신되었다면, 단계 9348에서 이동국(322)은 다운링크 무선 링크 제어 블럭(326)에 포함된 USF가 0인지를 판정하는데, 이는 기지국(320)이 이동국에게 업링크 채널이 가용하고 어떠한 이동국에 의해서도 이용되고 있지 않음을 표시했음을 나타낸다. 업링크 채널이 가용이면, 즉 다운링크 무선 링크 제어 블럭(326)에 포함된 USF가 단계 9348에서 0이면, 단계 9354에서 이동국(322)은 제1 업링크 무선 링크 제어 블럭(328)을 업링크 채널을 사용하여 기지국으로 전송한다. 단계 9354에서 이동국(322)이 업링크 무선 링크 제어 블럭(328)을 기지국(320)으로 전송하면, 절차는 단계 9340으로 돌아가고 다음 업링크 무선 링크 제어 블럭에 대해 계속된다.
업링크 채널이 가용이 아니라면, 즉 다운링크 무선 링크 제어 블럭(326)에 포함된 USF가 단계 9348에서 0이 아니면, 이동국(322)은 다운링크 무선 링크 제어 블럭의 USF가 이동국(322)의 식별자와 같은 지를 판정하는데, 이는 이동국(322)이 다음 데이타 블럭을 송신할 수 있음을 표시한다.
도 10은 본 발명에 따른 기지국에서 지시된 확인통지를 갖는 간접 캐리어 감지 다중 액세스의 흐름도이다. 도 10에 도시된 것처럼, 다운링크 임시 블럭 흐름 설정 주기 동안, 단계 362에서 기지국(320)은 채널이 업링크 임시 블럭 흐름에서 이동국(322)에 할당되는 지를 판정한다. 채널이 이미 할당되었다면, 절차는 시작(단계 360)으로 돌아간다. 채널이 할당되지 않았다면, 단계 364에서 기지국(320)은 업링크 무선 링크 제어 블럭(328)이 이동국(322)으로부터 수신되었는지를 판정한다. 업링크 무선 링크 제어 블럭(328)이 수신되지 않았다면, 단계 370에서 기지국(320)은 다운링크 무선 링크 제어 블럭(326)의 USF를 0으로 설정하고, 단계 372에서 다운링크 무선 링크 제어 블럭(326)을 전송한다. 절차는 단계 360으로 돌아가서, 기지국(320)은 기지국(320)이 기지국(320)에 의해 가능한 업링크 타임슬롯 번호로서 할당된 타임슬롯 상에서 초기 업링크 무선 링크 제어 데이타 블럭을 수신할 때까지 차후 다운링크 무선 제어 블럭에서 업링크 채널 가용성의 표시를 이동국(322)으로 계속 전송한다.
단계 364에서 기지국(320)이 업링크 무선 링크 제어 블럭(328)이 수신되었음을 판정하면, 단계 366에서 기지국(320)은 업링크 무선 링크 제어 블럭(328)이 유효한 다운링크 임시 블럭 흐름을 갖는 이동국과 같은 USF 값을 가지는지를 판정한다. 업링크 무선 링크 제어 블럭(328)이 유효한 다운링크 임시 블럭 흐름을 갖는 이동국과 같은 USF 값을 갖지 않으면, 절차는 단계 370으로 돌아가서, 기지국(320)은 가능한 업링크 타임슬롯 번호로서 기지국(320)에 의해 할당된 타임슬롯 상에서 다음 업링크 무선 링크 데이타 블럭을 기지국(320)이 수신할 때까지 차후 다운링크 무선 제어 블럭에서 이동국(322)으로 업링크 채널 가용성의 표시를 계속 전송한다. 그러나, 단계 366에서 업링크 무선 링크 제어 블럭(328)이 유효한 다운링크 임시 블럭 흐름을 갖는 이동국과 같은 USF값을 갖는다면, 기지국(320)은 다운링크 무선 링크 제어 데이타 블럭(330)의 USF 값을 이동국(322)의 USF 값으로 설정한다. 도 8에 도시된 예에서, 이동국(322)의 USF 값은 다운링크 임시 블럭 흐름 설정(324)에서 표시된 것처럼 "110"이다. 기지국은 이동국(322)의 USF의 지시된 확인통지로서 "110"과 동일한 USF를 갖는 다운링크 무선 링크 제어 데이타 블럭(330)을 전송한다. 절차는 단계 360으로 돌아가서 기지국(320)은 단계 364에서 차후 업링크 무선 링크 제어 데이타 블럭(322)의 수신을 대기하고, 절차는 이동국(322)에 의한 업링크 데이타 전달의 최종 수 개의 무선 링크 제어 데이타 블럭의 카운트다운 절차에 의해 표시된 관련된 업링크 임시 블럭 흐름의 끝까지 또는 이동국(322)이 더 이상 송신할 데이타가 없을 때까지 계속된다.
본 발명의 특정 실시예가 도시되고 설명되었지만, 변형이 가능하다. 그러므로, 첨부된 청구의범위는 본 발명의 진정한 사상 및 범주 내에서 모든 변경 및 변형을 포함하여야 할 것이다.

Claims (10)

  1. 업링크 임시 블럭 흐름에서 복수의 업링크 무선 링크 제어 데이타 블럭을 기지국으로 송신하고, 다운링크 임시 블럭 흐름에서 복수의 다운링크 무선 링크 제어 데이타 블럭을 기지국으로부터 수신하는 이동국을 포함하는 통신 시스템(200)에 있어서,
    상기 다운링크 임시 블럭 흐름의 설정 동안 식별자를 송신하고 상기 복수의 다운링크 무선 링크 제어 데이타 블럭 중의 제1 블럭에서 채널 가용성을 표시하는 업링크 상태 플래그(6306)를 송신하는 기지국 매체 액세스 제어층(213)을 구비하는, 상기 기지국의 프로토콜 제어부(214)와,
    상기 식별자 및 상기 업링크 상태 플래그(6306)를 수신하고 채널 가용성을 표시하는 상기 업링크 상태 플래그에 응답하여 상기 복수의 업링크 무선 링크 제어 데이타 블럭 중의 제1 블럭에서 업링크 데이타를 상기 기지국으로 송신하는 이동국 매체 액세스 제어층(211)을 구비하는, 상기 이동국 내의 GPRS/EDGE 서브시스템(210)을 포함하고,
    상기 기지국 매체 액세스 제어층(213)은 상기 이동국으로부터의 상기 업링크 데이타의 수신에 응답하여 상기 복수의 다운링크 무선 링크 제어 데이타 블럭 중의 다음 블럭에서 지시된 확인통지를 송신하고,
    상기 이동국은 상기 지시된 확인통지에 응답하여 상기 복수의 업링크 무선 링크 제어 데이타 블럭 중의 제2 블럭에서 업링크 데이타를 송신하는
    것을 특징으로 하는 통신 시스템.
  2. 업링크 임시 블럭 흐름에서 복수의 업링크 데이타 블럭을 제2국으로 송신하고, 다운링크 임시 블럭 흐름에서 복수의 다운링크 데이타 블럭을 제2국으로부터 수신하는 제1국을 포함하는 통신 시스템(200)에 있어서,
    상기 다운링크 임시 블럭 흐름의 설정 동안 식별자를 송신하고 상기 복수의 다운링크 데이타 블럭 중의 제1 블럭에서 채널 가용성을 표시하는 업링크 상태 플래그(6306)를 송신하는 매체 액세스 제어층(213)을 구비하는 상기 제2국의 프로토콜 제어부(214)와,
    상기 식별자 및 상기 업링크 상태 플래그(6306)를 수신하고 채널 가용성을 표시하는 상기 업링크 상태 플래그에 응답하여 상기 복수의 업링크 데이타 블럭 중의 제1 블럭에서 업링크 데이타를 상기 제2국으로 송신하는 매체 액세스 제어층(211)을 구비하는 상기 제1국의 패킷 데이타 서브시스템(210)을 포함하고,
    상기 제2국의 상기 매체 액세스 제어층(213)은 상기 제1국으로부터의 상기 업링크 데이타의 수신에 응답하여 상기 복수의 다운링크 데이타 블럭 중의 다음 블럭에서 지시된 확인통지를 송신하고,
    상기 제1국은 상기 지시된 확인통지에 응답하여 상기 복수의 업링크 데이타 블럭 중의 제2 블럭에서 업링크 데이타를 송신하는
    것을 특징으로 하는 통신 시스템.
  3. 제2항에 있어서, 무선 통신 시스템에서 상기 제1국은 이동국이고 상기 제2국은 기지국인 것을 특징으로 하는 통신 시스템.
  4. 제3항에 있어서, 상기 무선 통신 시스템은 GPRS(General Packet Radio Service) 및 EDGE(Enhanced Data for Global Evolution)를 구비한 GSM(Global System for Mobile) 통신 시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는 통신 시스템.
  5. 제2 내지 4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 다운링크 데이타 블럭은 다운링크 무선 링크 제어 데이타 블럭을 포함하고, 상기 업링크 데이타 블럭은 업링크 무선 링크 제어 데이타 블럭을 포함하는 것을 특징으로 하는 통신 시스템.
  6. 제2 내지 4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 다운링크 데이타 블럭 및 상기 업링크 데이타 블럭의 적어도 일부는 패킷화된 음성 데이타를 포함하는 것을 특징으로 하는 통신 시스템.
  7. 제1국 및 제2국을 포함하는 통신 시스템의 고속 업링크 액세스를 위한 방법에 있어서, 제1국에서 상기 방법은
    상기 제1국이 송신할 업링크 데이타가 갖고 있는지를 판정하는 단계와,
    상기 제1국이 송신할 업링크 데이타를 갖고 있다면, 업링크 임시 블럭 흐름 설정이 이루어졌는지를 판정하는 단계와,
    업링크 임시 블럭 흐름이 설정되어 있지 않다면, 임시 블럭 흐름을 설정하는 단계와,
    업링크 상태 플래그를 포함하는 다운링크 데이타 블럭을 수신하는 단계와,
    상기 업링크 상태 플래그의 값을 상기 업링크 채널이 가용한 지를 표시하는 값 및 상기 제1국에 할당된 주소에 해당하는 값과 비교하는 단계와,
    상기 업링크 플래그의 값이 상기 제1국에 할당된 주소에 해당하거나 상기 업링크 상태 플래그의 값이 상기 업링크 채널이 가용하다고 표시하는 값이면, 상기 제1국에서 상기 제2국으로 업링크 데이타 블럭을 송신하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 업링크 상태 플래그의 값을 비교할 때, 상기 업링크 상태 플래그의 값이 상기 제1국에 할당된 주소에 해당하면, 업링크 데이타 블럭을 송신한 후에, 상기 제1국에서 송신될 상기 다음 업링크 데이타 블럭으로 증분되는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제7항 또는 8항에 있어서, 상기 업링크 데이타 블럭 및 상기 다운링크 데이타 블럭은 무선 링크를 통해 수신되는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제7항 또는 8항에 있어서, 상기 업링크 데이타 블럭은 업링크 무선 링크 제어 데이타 블럭을 포함하고 상기 다운링크 데이타 블럭은 다운링크 무선 링크 제어 데이타 블럭을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
KR1020027017429A 2000-06-21 2001-06-05 인터넷 기반 음성 통신 프로토콜 패킷 전달 모드로통신하는 ｇｓｍ ｇｐｒｓ/ｅｄｇｅ 이동국에 의한 고속업링크 액세스 방법 KR100564860B1 (ko)

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